KR100873609B1

KR100873609B1 - 핫 엠보싱 장치

Info

Publication number: KR100873609B1
Application number: KR1020070086685A
Authority: KR
Inventors: 박병출
Original assignee: (주)태현메가텍
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2008-12-11

Abstract

본 발명은 히팅롤러와 핫 플레이트를 이용한 핫 엠보싱 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전동기에 의해 구동되는 히팅롤러와 실린더에 의해 상방향으로 가압하는 평판형 핫 플레이트로 구성된 핫 엠보싱 장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 필름 표면에 패턴을 형성하기 위하여 외주 표면에 스탬프가 형성된 히팅롤러; 상기 히팅롤러에 균일한 가압력으로 밀착하기 위하여 힌지가 구비된 핫 플레이트; 및 상기 핫 플레이트의 높낮이를 조절하기 위한 승강장치를 포함하는 핫 엠보싱 장치에 의하여 달성된다.

히팅, 롤러, 엠보싱, 힌지, 양각, 스탬프

Description

핫 엠보싱 장치{Hot embossing apparatus}

본 발명은 히팅롤러와 핫 플레이트를 이용한 핫 엠보싱 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전동기에 의해 회전하는 히팅롤러와 승강장치에 의해 상방향으로 움직여 히팅롤러를 균일하게 가압할 수 있는 힌지가 구비된 평판형 핫 플레이트로 구성된 핫 엠보싱 장치에 관한 것이다.

광학필름의 제조방법 중에서 인젝션(Injection) 방식은 배럴(Barrel) 내에서 고분자 소재를 고온, 고압 상태에서 녹인 후, 저온의 캐비티(Cavity)에서 점차 경화시키면서 사출하여 필름으로 제조하는 방식이다. 이러한 인젝션 방식은 강한 압력이 가해지면서 빠른 속도로 냉각되기 때문에 내부 응력이 발생되기 때문에 광학적 결함이 발생하게 된다.

핫 엠보싱 방식은 고체상태의 고분자 기재(Substrate)를 유리 전이온도까지만 올려 내부응력을 풀어 어닐링 효과를 줄 수 있고, 가해지는 압력도 매우 낮은 장점을 지니고 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 핫 엠보싱 장치를 나타내는 단면도이다, 도 1 및 도 2를 참조하면, 핫 엠보싱 방식은 Flat-Bed형(도 1)과 Roll형(도 2)으로 나뉘어 지는데, Flat-Bed형은 소재(100)의 형상이 2차원이나 3차원 형상에 모두 적용할 수 있는 성형 방식이며, Roll형은 필름 형태의 제품인 경우에만 한정적으로 사용되는 방식으로 상부 롤러(160)에 성형할 패턴이 기록되어 있으며 하부에는 가압할 수 있는 아이들 롤러(170)가 부착되어 있으면서 두 롤러 사이에 필름(150)를 이동시켜 패턴을 성형하는 방식이다.

Flat-Bed형은 연속생산이 불가능하고 제품의 사이즈에 제한을 받으며 제품을 고압으로 가압하여 몰딩하는 방식이기 때문에, 가동몰드(110)와 피몰드(120)의 대향면의 평면도가 정확하지 않을 경우 깨지기 쉬운 유리 위에서는 엠보싱 작업을 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, Roll형은 선접촉된 상태로 롤링되는 그 사이로 필름(150)가 통과되면서 엠보싱되는 것이므로 큰 면적의 제품생산과 연속생산이 가능하지만 2차원적인 필름형태만 엠보싱할 수 있는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 핫 플레이트의 표면에 히팅롤러가 밀착하여 가압력이 발생할 경우, 히팅롤러와 핫 플레이트의 선접촉부 모든 영역이 동일한 하중을 받을 수 있도록 핫 플레이트 하부에 힌지를 구비한 핫 엠보싱 장치를 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있다.

그리고 본 발명은 구동장치에 의하여 직접회전이 가능한 히팅롤러와 핫 플레이트를 조합함으로써, 대면적의 필름을 연속적으로 엠보싱 처리를 할 수 있는 핫 엠보싱 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 히팅롤러와 핫 플레이트를 이용한 핫 엠보싱 장치는 핫 플레이트 하부에 설치된 힌지를 구비하고 승강장치에 의하여 핫 플레이트가 히팅롤러에 일정한 힘으로 가압함으로써 필름전체에 균일한 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 핫 엠보싱 장치를 나타내는 구성도이다.

도시된 바와 같이, 핫 엠보싱 장치는 히팅롤러(310), 핫플레이트(330)를 포함하는 본체와 승강장치(370)를 포함한다.

하우징(312)과 결합되어 있는 히팅롤러(310)는 원통형 열전도체(311)와 원통형 열전도체(311)를 가열하기 위한 내부 열선(미도시)으로 구성되어 있다. 히팅롤러(310)의 중심부는 샤프트(미도시)가 통과하고 있으며, 샤프트 일단에는 롤러기어(미도시)가 구비되어 있다. 하우징(312) 외측에는 히팅롤러(310)를 회전시키기 위한 모터(314)가 있으며, 모터(314)의 샤프트 역시 일단에 모터기어(미도시)가 구비되어 있으면서 롤러기어와 맞물려 있다.

하우징(312)의 가장자리 하부에는 가이드(315)가 형성되어 있으며 가이드(315)는 가이드 레일(320)과 결합되어 있다. 가이드 레일(320)의 측면에는 가이드 레일(320)을 따라 렉기어가 형성되어 있다. 모터기어와 렉기어 사이에는 피니언 기어(미도시)가 구비되어 있다. 즉, 모터기어는 피니언 기어와 맞물려 있으며, 피니언 기어는 가이드 레일(320) 일측에 형성된 렉기어와 맞물려 있다.

핫 플레이트(330)는 히팅롤러(310) 하부 및 가이드 레일(320)이 형성된 양 측판(321) 사이에 위치한다. 핫 플레이트(330) 상부에는 패턴을 형성하고자 하는 필름(150)이 위치한다. 필름(150)과 직접 접촉되는 핫 플레이트(330) 상면은 매끄러운 평판형 열전도체로 이루어져 있으며, 내부는 필름(150)을 가열하여 내부 응력을 낮추기 위하여 열선(미도시) 또는 커트리지 히터(미도시)를 포함한다. 핫 플레이트(330)의 양단에는 진공흡착 장치(331)를 구비하고 있다. 진공흡착 장치(331)는 다수의 미세한 구멍이 형성되어 있다. 도시된 바와 같이 필름(150)이 위치하면 펌프(도시안됨)를 작동시켜 공기를 흡입함으로써, 필름(150)을 핫 플레이트(330) 상에 고정시킨다.

핫 플레이트(330)의 하부에는 핫 플레이트(330)를 지지하기 위한 하부 베이스(340)가 있다. 핫 플레이트(330)와 하부 베이스 사이에는 힌지(350)가 형성되어 있어, 핫 플레이트(330)가 좌우로 무게중심을 이동하면서 시소 운동을 할 수 있다. 그리고 핫 플레이트(330)의 모서리 네 곳에 대응하는 곳에 로드셀(360)이 구비되어 있어 히팅롤러(310)와 접촉함에 따라 핫 플레이트(330)에 가해지는 압력을 측정할 수 있다. 로드셀(360)에서 측정된 가압력은 로드셀 인디케이터(410)에 수치로서 표시된다. 하부 베이스(340)의 일측면은 체인(371)에 의하여 승강장치(370)와 연결되어 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 핫 플레이트 대신 핫롤러를 사용할 수 있으며, 이때, 필름의 공급은 롤투롤(Roll to Roll) 공정을 이용할 수 있다.

승강장치(370)는 핫 플레이트(330)의 높이를 조절하기 위한 것으로 웨이트 방식, 유압 실린더 방식, 에어 실린더 방식 및 벨로우즈 방식 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 유압 실린더, 에어 실린더 및 벨로우즈는 핫 플레이트(330) 하부에 구비하는 것이 바람직하다.

웨이트 방식의 경우, 웨이트 플레이트(372), 웨이트 플레이트(372)를 적재하기 위한 웨이트 박스(375) 및 웨이트 박스(375)를 상하로 움직이기 위한 상하 구동장치(373) 및 도르래(374)를 포함한다. 이때, 상하 구동장치(373)는 공압 또는 유압을 이용하고, 제어밸브(미도시)에 의하여 웨이트 박스(375)의 높이를 조절할 수 있다.

웨이트 박스(375)의 상단에는 체인과 연결되어 있으며, 다시 체인(371)은 도르래를 거쳐 핫 플레이트(330)를 지지하고 있는 하부 베이스(340)와 연결되어 있다. 따라서, 상하 구동장치(373)의 작동에 따른 웨이트 박스(375)의 상하 운동은 체인(371)과 도르래(374)에 의하여 하부 베이스(340)로 전달되어 하부 베이스(340)역시 상하로 움직여 그 높낮이를 조절할 수 있다. 즉, 하부 베이스(340)의 상하 운동에 따라, 핫 플레이트(330)가 히팅롤러(310)에 가압하는 힘을 조절할 수 있다.

특히, 웨이트 플레이트를 이용한 웨이트 밸런스 방식은 핫 플레이트(330)가 히팅롤러(310)에 가압시 항상 일정한 하중이 작용함으로써, 가압력을 일정하게 유지할 수 있다. 그리고 원하는 가압력을 정확하게 설정할 수 있어, 히팅롤러(310)가 일정한 가압력으로 핫플레이트(330) 전면을 가압하면서 이동할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 핫 엠보싱 장치는 다음과 같은 동작과정을 수행한다.

먼저, 본체에 구비된 밸브(미도시)를 이용하여 승강장치(370)에 구비된 구동장치(373)를 작동시켜 웨이트 박스(375)를 들어올리면, 체인(371)과 연결된 하부 베이스(340)가 하강한다. 이때, 핫 플레이트(330)의 높이도 낮아지게 됨으로써, 핫 플레이트(330)와 히팅롤러(310) 사이의 간격이 넓어진다.

핫 플레이트(330)와 히팅롤러(310) 사이로 롤투롤 방식을 이용하여 필름(150)을 핫 플레이트(330) 상에 공급하여 적재한다. 필름(150)을 적재한 후, 핫 플레이트(330)의 양단에 구비된 진공흡착장치(331)를 작동시켜 필름(150)을 고정시킨다. 그리고 스탬프(420)를 필름(150)상에 올려 놓는다.

본 발명에 따른 스탬프는 패턴이 스탬프의 가장자리보다 돌출된 형태의 양각 스탬프를 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로 본체에 구비된 온도 제어수단(미도시)을 이용하여 핫 플레이트(330)와 히팅롤러(330)의 온도를 서서히 높여 필름(150)의 내부 응력을 낮춘다. 이때, 온도 조절기(미도시)와 온도계(미도시)를 이요하여 히팅롤러(310)와 핫 플레이트(330) 내부에 구비된 열선 또는 커트리지 히터의 온도를 정밀 제어한다. 이와 함께 승강장치(370)를 작동시켜 웨이트 박스(375)를 하강시킨다. 웨이트 박스(375)의 하강에 따라 하부 베이스(340)가 상승하게 되면서 핫 플레이트(330)가 히팅롤러(310)로 접근하게 되고 히팅롤러(310)를 양각 스탬프(420)를 가압하게 된다.

이때, 하부 베이스(340)의 좌우 균형이 맞지 않을 경우, 핫 플레이트(330)와 히팅롤러(310)의 접촉선상에서 균일한 하중이 가해지지 않아 필름(150) 표면에 불균일한 패턴이 형성된다. 이를 해결하기 위하여 핫 플레이트(330)의 하부 중심선상에 힌지(350)를 구비한다. 힌지(350)는 핫 플레이트(330)를 시소와 같은 움직임을 가능하게 한다. 즉, 핫 플레이트(330) 및 히팅롤러(310)가 서로 평행을 이루지 않은 상태에서 힌지(350)를 중심으로 핫 플레이트(330)의 좌측부가 먼저 히팅롤러(310)에 접촉하면, 핫 플레이트(330)의 좌측부는 점차 그 높이가 낮아지게 되고, 반대로 우측부는 점차 높이가 상승하면서 히팅롤러(310)에 접하게 된다. 따라서, 핫 플레이트(330)는 히팅롤러(310)의 외주면 접촉부와 균일한 하중을 받으면서 접촉할 수 있다.

상기와 같이, 승강장치(370)에 의하여 상승된 핫 플레이트(330)는 힌지(350)의 작용으로 히팅롤러(310)와 접촉시 모든 영역에서 균일한 하중으로 가압하게 된다. 그리고 필름(150)과 필름(150) 상부에 위치한 양각 스탬프(420) 역시 균일한 힘으로 스탬프와 가압된 상태에 있게 된다.

다음으로 본체에 구비된 모터 제어장치(미도시)를 이용하여 모터(314)를 작 동시킨다. 모터 제어장치를 이용하여 모터의 회전방향과 회전속도를 제어할 수 있다. 모터의 작동에 따라 모터기어가 회전하면, 롤러기어와 피니언 기어가 회전한다. 롤러기어의 회전은 히팅롤러(310)를 회전시키고, 렉기어와 맞물려 있는 피니언 기어의 회전은 히팅롤러(310)를 포함하는 하우징(312)을 가이드 레일(315)을 따라 일축방향으로 이동시킨다. 회전하면서 일축방향으로 이동하는 히팅롤러(310)는 스탬프(420)를 열가압하면서 필름(150)에 패턴을 형성하고 패턴형성공정이 완료되면 모터(314)가 역회전하면서 다시 원위치로 돌아오게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 히팅롤러(310)의 원통형 열전도체(311) 표면에 패턴이 형성된 스탬프를 부착하여 필름(150) 표면에 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 패턴을 직접 성형 처리된 원통형 열전도체(311)를 이용하여 필름(150) 표면에 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 소정의 면적을 갖고 양각으로 패턴이 형성된 스탬프(420)를 필름(150)상에 위치시킨 후, 스탬프(420)의 상부를 히팅롤러(310)가 가압하여 필름(150) 표면에 패턴을 형성할 수 있다.

이때, 히팅롤러(310)가 회전하면서 가이드 레일(320)을 따라 전진하게 된다. 그러면, 히팅롤러(310)의 진행력에 편성되어 핫 플레이트(330)의 압박력과 각 핫 플레이트(330) 및 히팅롤러(310)에 구비된 히터의 발열온도에 의해 스탬프(420)의 패턴이 필름(150)의 표면에 형성된다. 따라서 핫 플레이트(330) 위에서 히팅롤러(310)가 회전하면서 스탬핑 작업이 이루어지기 때문에 롤투롤 방식으로 공급되는 필름(150)을 연속적으로 가공할 수 있어 대면적의 광학필름을 형성할 수 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1 및 도 2는 종래의 핫 엠보싱 장치를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 핫 엠보싱 장치의 입체 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 핫 엠보싱 장치의 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

310 : 히팅롤러 312 : 하우징

314 : 모터 315 : 가이드

320 : 가이드 레일 330 : 핫 플레이트

340 : 하부 베이스 350 : 힌지

370 : 승강장치 371 : 체인

372 : 웨이트 플레이트 373 : 상하 구동장치

374 : 도르래

Claims

필름 표면에 패턴을 형성하기 위한 스탬프;

상기 스탬프를 가압하기 위한 히팅롤러;

상기 히팅롤러에 균일한 가압력으로 밀착하기 위하여 힌지가 구비된 핫 플레이트; 및

상기 핫 플레이트의 높낮이를 조절하기 위한 승강장치

를 포함하는 핫 엠보싱 장치.
필름 표면에 패턴을 형성하기 위하여 외주 표면에 스탬프가 형성된 히팅롤러;

상기 히팅롤러에 균일한 가압력으로 밀착하기 위하여 힌지가 구비된 핫 플레이트; 및

상기 핫 플레이트의 높낮이를 조절하기 위한 승강장치

를 포함하는 핫 엠보싱 장치.
힌지가 구비되고 필름을 가열하여 내부 응력을 낮추기 위한 핫롤러;

상기 핫롤러와 맞물리면서 필름 표면에 패턴을 형성하기 위한 스탬프가 외주 표면에 형성된 히팅롤러; 및

상기 핫롤러의 높낮이를 조절하기 위한 승강장치

를 포함하는 핫 엠보싱 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 승강장치는,

웨이트 방식, 유압 실린더 방식, 에어 실린더 방식 및 벨로우즈 방식 중 어느 하나인 핫 엠보싱 장치.
제5항에 있어서, 상기 웨이트 방식은,

웨이트 플레이트;

상기 웨이트 플레이트를 적재하기 위한 웨이트 박스;

상기 웨이트 박스를 상하로 움직이기 위한 상하 구동장치; 및

상기 웨이트 박스의 상하 움직임을 상기 핫 플레이트로 전달하기 위한 도르래와 체인

을 포함하는 핫 엠보싱 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스탬프는 양각인 핫 엠보싱 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 히팅롤러의 회전을 위하여 모터를 포함하는 핫 엠보싱 장치.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 히팅롤러 및 모터는 상기 핫 플레이트 상부에서 일축방향으로 움직이기 위한 하우징에 부착된 핫 엠보싱 장치.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 핫 플레이트 양단에 진공흡착 장치를 포함하는 핫 엠보싱 장치.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 핫 플레이트 하부에 가압력 측정을 위한 복수의 로드셀을 포함하는 핫 엠보싱 장치.